氢革命用电解槽（英）

2022年9月NO.57电解槽为氢的革命挑战,依赖,和解决方案Dawud Ansari, Julian Grinschgl, and Jacopo Maria Pepe由于欧洲的天然气危机和俄罗斯对乌克兰的入侵，加大了水力发电的力度。-对于欧洲和德国的政策制定者来说，基因市场已经变得比以往任何时候都更加紧迫。然而，绿色氢气的雄心勃勃的目标对以下方面提出了巨大挑战欧盟（EU）和其年轻的氢经济。除了需求之外对于电力来说，最重要的是缺乏电解器的生产能力。气候变化设想中的电解槽生产规模几乎不可能实现，而且也与进口工作相冲突，并巩固了对主要供应商的新的依赖性。原材料和关键部件。虽然与俄罗斯的原材料脱钩-一般情况下，欧盟没有办法通过以下方式来实现其目标在中国之外。除了松动的法规和对原材料的积极管理之外供应，欧洲也应该重新考虑其对绿色氢气的偏爱。持续的能源危机和俄罗斯的再次——欧盟以及适合55排放目标锡安的乌克兰使氢在欧盟的日益核心的作用气候和能源政策的计划。已经在2020年,欧盟在其设定了雄心勃勃的目标氢的策略。然而,欧洲Com -任务(EC)的最新提议,REPowerEU,现在指定半径标注,并引发了这些目标数学。首先,以前要求每年1000万吨氢赞成欧盟内部导复合基-来自俄罗斯的能源独立。欧盟计划完全依赖绿色氢。它是通过分离水分子(H O)成氢和氧(H)22创(O2在电解槽由)可再生电力–没有直接的车,bon二氧化碳(有限公司2)排放。然而,在也,低碳技术呢产生氢气,如蒸汽转化天然气,包括有限公司2捕获–另有1000万吨的所谓蓝氢。2030年nual进口。第二,REPowerEU纠正之前的估计需要国内电解能力:不是值得怀疑的是雄心勃勃的可以意识到只有依赖欧盟的目标在一个技术。额外的更新,40吉瓦（GW），但120吉瓦的电解电需要生产10兆瓦的电力。sis能力需要生产10在欧洲数百万吨的氢。的修改后的目标旨在实现狮子吨氢量几乎整个EU-27电力属-从2021年风能和太阳能。 然而,制造业的电解槽,自我将更具挑战性:目前安装在电解能力目前,只有两种技术是足量地成熟,他们将帐户对大部份的电解槽纳卡帕克-在未来的几十年里，欧盟将需要增加近900倍的设备。在短短的8年内。此外，欧洲的碱性电解器（AEL单元）和聚合物在提高电解质膜（PEM）电解器的产量方面面临着双重挑战。同时，AEL是最古老的、最成熟的和最重要的。 –在电解槽保护自己的市场份额世界上61%的安装制造业。能力–最普遍的加热器在以新兴技术为基础的能源分馏器中。它的优势在于相对世界–鉴于加剧生态的的经济和地缘政治竞争–一个简单的电解槽设计和,因此,相对简单的生产支持迅速扩大电解能力和成本。AEL装置有足够的灵活性来应对能力建设电解槽在确定成为决定性的因素工业活动的位置。目前,在市场仍然是欧洲的地位断断续续的太阳能以足够的速度和风力发电。然而,在超过50分钟,其本身是很长–因此,技术强，而欧盟正试图强调其更适合于基础负荷运行，而非主权在工业和能源政策。例如,绿色和欧元——打交道凯旋歌产业战略要求克雷亚-山峰。PEM电解槽比他们年轻AEL。他们的全球市场份额目前，围绕更新的战略价值链的比例仅低于31%，但它是能源技术。与清洁氢联盟,欧盟旨在促进-荷兰国际集团(ing)私营部门试点项目和快速增加制氢。这个问题有弹性的原材料供应链也对欧盟议程的上升。然而,当前的计划似乎很难考虑地缘政治、产业政策和资源政策,特别是关于加热器-trolysers。反对的背景威胁世界的碎片经济和globalisa——的出现快速增长。最重要的是,PEM技术提供了一个非常快的预热将时间只有1020分钟和更快的反应时间波动的电力生产。PEM单位因此特别适合-能够在电网高峰时间高份额的可再生能源。然而,在科技-实际测试条件,他们不太成熟,他们需要为他们的开发——稀有金属真正的,他们通常更昂贵的比AEL模型。尽管欧洲有承诺在以重商主义为特征的国家，第一个绿色氢气，其政策似乎无动于衷的事是确定可能的依赖百科全书和漏洞的欧洲人电解槽行业防范(geo -政治)的风险。必须考虑供应链对原材料和采购的关键部件手,以及日益增长的市场主导地位的竞争对手电解槽制造业。关于电解技术。这是明智的,因为电解电容每一个可能的来源将派上用场实现生产目标。原材料供应链和关键部件欧洲的大规模扩张的加热器-trolyser舰队需要一个关键看在电解的供应链技术。我们必须区分在上游原材料供应链和关键部件(即印度河-试验部分)生产工厂。电解槽的欧洲?各种不同电解技术主要的组件和使用成熟的技术。SWP评论572022年9月2 数字来源:美国地质调查局矿产商品总结2022雷斯顿,弗吉尼亚州,2022);吉安Andrea Blengini et al .,研究欧盟的列表关键原材料(2020)。最终报告(卢森堡：欧洲联盟出版办公室，2020年）。镍和铂:印尼和南非(几乎没有)俄罗斯和中国的替代品(22%)、账户几乎在一起世界上一半的全球镍储量;他们也在全球举行类似的分享镍矿输出(见图)。因此,他们可能代表一个替代Rus -西安供应。然而,在2020年,印度尼西亚禁止出口的原始镍镍精炼及其增值它的边界。欧盟已经提出了一个向世界贸易Organiza -加强对印尼的政策。菲尔的知识产权- - - - - -松树在追求一个类似的策略。来自- - - - - -tralia的炼油能力手,只覆盖全球的7%市场。AEL单位不需要稀有金属。只有镍和不锈钢(镀镍)需要的。尽管镍矿床既不稀有也不空间集中,供应镍是有问题的。到目前为止,之间35%和50%–量,被保险人在贸易价值或重量–所有的镍矿进口德国和整个欧盟来自俄罗斯。全国排名世界上第四镍储量因此相关球员的未经提炼的精炼镍(see 图)。其他国家,如印度(22%),菲律宾(5%)和澳大利亚中国是一个镍冶炼的关键球员(精炼)的重要前体精炼,尽管印度尼西亚和菲律宾SWP评论572022年9月3 的野心。虽然中国不pos -税主要镍储量,其冶炼和炼油业务估计超过四分之三,三分之一的全球供给脆弱的南非,有-前暴露在相同的风险。一个真正的多元化的PGM供应实际上是不可能的,因为南非也分别是。因此，欧盟拥有迄今为止最大的储备（90%）。更多采购熔炼或雅致从印度尼西亚镍–它将与中国竞争–或原始镍稳定的矿业国家,如美国州(美国)和加拿大,会经历一个增加的PGM本身的需求–澳大利亚和菲律宾，尤其是美国公司也是如此。在中国不用正眼瞧。pro -spective产生的成本和风险脱离俄罗斯的野心有很重要的意义。然而,关于PEM -加热器trolysers是更具挑战性。导管-常微分方程和阳极PEM单位通常由铂和铱,替换有效。他们属于所谓plati -num-group金属(铂族金属)和等把目光投向生产PEM电解槽。的我们是依靠国防生产的行为推动国内的PGM生产供应自己的需求,这就是为什么美国,占全球只有2%的吗铂供应,可能停止供应世界市场。底线,多元化的镍从俄罗斯收益率考虑供应能还可以克服的成本,而最稀缺、carbon-intense expen -欧洲的镍冶炼的依赖高级金属。没有已知的alterna -tife使用PEM铱的单位。欧洲的进口依赖白金和铱,100年达到98%分别每分钱。在中国,从南非铂族金属没有解决方法。依赖于关键组件为PEM电解槽全球的PGM存款强烈——农用地证明在南非,这是世界铂和铱的最大供应商(见图)。当前的开采率两种金属只允许每年提高PEM电解产能3 - 7.5 GW。然而,需求预计到2030年大幅增加–这就需要大量的增长采矿活动。铱短缺的结果地质匮乏的社会的需要和经济条件有皱纹的采矿活动。2013年,为考试-比如,暴力抗议共同工作条件在南非铂矿导致了临时出口禁令和高价格上涨。俄罗斯是世界上欧洲的第二个大多数重要的供应商铂金的,占13%所有的供应。解耦从俄罗斯将因此进一步巩固欧洲进口南非的依赖。津巴布韦(目前供应的7%铂金和5%的世界上铱)面临着类似的情况不重新AEL的生产单位一刀任何组件的安全供应带来特定的风险。所有组件是普通工业原料,可以吗从内部获得欧洲。PEM电解槽的供应链类似于AEL单位,虽然少吗发达国家和更少的供应商。的高市场集中度产生依赖公司提供,主要来自美国、日本、和英国(英国)(见图)。尽管他们几乎构成了地缘政治市场集中度风险,使欧盟发展和容易受到价格物流问题。三个PEM组件尤其重要:聚合物电解质膜,支持催化剂,和组装膜电极(MEA)。聚合物电解质膜取代AEL中使用的液体电解质模型并对PEM的性能至关重要电解槽液的纯度将军有一个欧洲生产商膜的原料供应,所以SWP评论572022年9月4 这种风险是可控的。然而，目前还没有出现的新兴技术。膜本身必须进口从英国、美国或日本。这允许这三个国家保持现有的技术优势和生产扩展。成熟。目前,60%的全球电解槽生产能力和40每分的电解电容在欧盟。此外,欧洲的领导技术方面:它持有约40%的所有相关专利。其主要是当涉及到聚合物尤其强劲。然而,电解槽制造商经常抱怨他们的客户然而,最终的投资决策,这就是为什么生产能力,可以吗不会扩大。反过来,他们的客户批评赞成严格的法律要求提出在草案对EC的委托行为.是决定性的绿色的定义氢和所需的条件它的生产。“额外性”:指定的初稿从2026年底开始,只有加热器-从新建和non-subsidised tricity太阳能和风能用于公园电解。其次,它所需的空间和时间相关:2027 -病房里,一个电解槽只有支持PEM电解槽的催化剂增强的电化学反应细胞。三大公司这些组件位于欧盟英国和日本。也在这情况下,现有的技术领先地位是一个主要的准入门槛。多边环境协定–一个协调组装堆栈的质子交换膜,渺位-lysts,电极–是至关重要的电解槽的性能。一个领导-荷兰国际集团(ing)生产商是建立在英国,但是其他的制造商在世界范围内,特别是在中国,扩大他们的生产能力。升级的生产电解槽允许使用电能同一时刻,在同一招标区域,由植物直接连接到加热器的-trolyser。然而,这些严格的规定忽视电解槽必须经营的事实每年至少4000小时的成本竞争力。因此,最近的投票欧洲议会拒绝了这两个欧洲有一个强有力的地位,但是有升级的障碍加热器(缺乏)的生产能力trolysers realisa——是另一个障碍欧盟的目标。根据电子商务,到达REPowerEU穹顶——的目标仅仅二氧化碳生产就需要120吉瓦的资金。为了快速启动市场。电解产能。然而,欧盟电解电容是2021年的0.135吉瓦,和全球生产能力2020年封顶每年2 GW。进一步讨论了定义的“清洁氢”是必要的。中国一个欧盟已经宣布118瓦的电市场收购trolysis 2030(其中73千瓦的能力将在西班牙),但最终的投资在大多数情况下决策仍然悬而未决。只有64个中的750个试点项目清洁的氢联盟处理——加热器trolyser制造业。欧洲已经主机电解槽马努-facturers与专业知识在各变体,如强大的研究机构。这些演员包括大型工业的球员,蒂森克虏伯和西门子等除了监管障碍,欧洲电解槽行业也面临着激烈的竞争–首先,也是最重要的从中国(见图)。目前,中国持有约35%的世界电解槽的生产能力。尽管欧洲制造业纳卡帕克-密度超过中国的容量,t他后已经成为世界上最大的职业-电解槽的传感器。中国的优势是作为较小的公司，它们往往专注于以明显较低的成本接地。它可以SWP评论572022年9月5 电解槽生产相似的效率和欧洲的质量水平，但可能变成一个全球瓶颈。氢气的成本只有五分之一。中国已经把重点放在了氢气市场的提升上。甚至迄今为止，在AEL单元上，它占了欧洲预期增长的五倍。到2023年，全球产量的一半都不可能实现。这一趋势正在加速。2022年，中国的实现欧盟的雄心。实现了因此,电解槽自己生产能力预计将在-每年折痕五倍至2.5 GW。这正在积极推动发展国家和行业。中国五14日年以上计划(2021–氢2025)的名字作为一个六工业重点行业。太阳能光伏系统的领先制造